【摘要】：口腔正畸可以調(diào)整顏面骨骼、牙齒和頜面肌肉三者之間的平衡和協(xié)調(diào),進(jìn)而幫助治療對象獲得更好的外貌特征,樹立積極樂觀的個(gè)人形象和生活態(tài)度,同時(shí)提升在社會交流中的自信心。正畸治療中錯(cuò)位牙齒的矯正主要依靠矯治裝置作用在牙冠上的矯治力,其大小必須在合適的范圍內(nèi)才能更好的激發(fā)牙槽骨改建機(jī)制從而實(shí)現(xiàn)牙齒移動。因此深入了解“矯治力-牙周組織應(yīng)力應(yīng)變-牙槽骨改建-牙齒移動”的復(fù)雜作用關(guān)系至關(guān)重要。目前正畸治療中主要依賴正畸醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷,采取患者定期回訪的試錯(cuò)性治療方式,施加的矯治力很少通過仿真模擬和實(shí)驗(yàn)測量進(jìn)行定量確定,這使得正畸治療始終處于矯正-調(diào)整-矯正的循環(huán)狀態(tài),效率較低。另一方面,現(xiàn)階段臨床常用矯治裝置主要為固定式矯治器和無托槽隱形矯治器。用于固定式矯治器的金屬鎳鈦弓絲在人體復(fù)雜的口腔環(huán)境下對人體存在潛在的威脅;無托槽隱形矯治器屬于個(gè)性化定制產(chǎn)品,成本較高、矯治能力有限且適用癥較窄。為此有學(xué)者提出將形狀記憶聚合物(SMP,Shape memory polymer),比如形狀記憶聚氨酯(SMPU,Shape memory polyurethane)應(yīng)用于口腔正畸領(lǐng)域,SMP材料具有良好的生物相容性、成本低廉、易成型且透明,是潛在的理想矯治器材料。本研究旨在探究正畸矯治過程中的生物力學(xué)機(jī)理并構(gòu)建一種基于SMPU材料的一體式個(gè)性化矯治器,以推動臨床口腔正畸治療的精準(zhǔn)化和個(gè)性化。首先構(gòu)建了一種符合人體牙周膜(PDL,Periodontal ligament)生物力學(xué)特性的牙周膜材料本構(gòu)模型,并研究得到了牙齒不同移動方式下的最佳正畸力范圍,為個(gè)性化精確矯治方案的設(shè)計(jì)奠定了良好的生物力學(xué)基礎(chǔ),并通過一例臨床病例驗(yàn)證了個(gè)性化矯治方案設(shè)計(jì)技術(shù)的有效性;在此基礎(chǔ)之上,研究了基于SMPU的個(gè)性化精確矯治技術(shù),分析了SMPU的基礎(chǔ)熱力學(xué)響應(yīng)和基于SMPU的個(gè)性化矯治器設(shè)計(jì)制作技術(shù),通過仿真模擬探究了矯治器力學(xué)響應(yīng),并通過實(shí)驗(yàn)測量進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的主要工作和研究成果如下:(1)以人體牙周膜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),提出結(jié)合超彈性材料模型和黏彈性材料模型建立一種符合牙周膜生物力學(xué)特性的材料本構(gòu)模型,并利用有限元軟件ABAQUS對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行模擬,驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。(2)以上頜尖牙為研究對象,以牙周膜的靜水壓應(yīng)力和對數(shù)應(yīng)變?yōu)橹笜?biāo),計(jì)算獲得了牙齒在不同移動方式下的最佳正畸力范圍,為個(gè)性化精確正畸方案的設(shè)計(jì)奠定了生物力學(xué)基礎(chǔ)。(3)以正畸生物力學(xué)為基礎(chǔ),提出了基于矯治力測量和有限元仿真的個(gè)性化正畸方案設(shè)計(jì)技術(shù),并以浙江省人民醫(yī)院一例臨床病例作為研究對象,對個(gè)性化精確正畸方案的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。即通過矯治力測量和有限元模擬等手段幫助醫(yī)生制定并實(shí)施精確安全的正畸方案,并通過治療過程的臨床反饋驗(yàn)證了該方案的有效性。(4)構(gòu)建了能夠描述SMPU材料在復(fù)雜受力狀態(tài)下的三維熱力學(xué)本構(gòu)模型,并通過有限元模擬詳細(xì)研究了其在不同載荷條件下的形狀回復(fù)效應(yīng)。(5)基于SMPU熱力學(xué)材料模型和個(gè)性化正畸方案設(shè)計(jì)技術(shù),提出了基于SMPU的一體式個(gè)性化矯治器設(shè)計(jì)技術(shù),設(shè)計(jì)并制作了一體式個(gè)性化SMPU矯治器,通過有限元模擬研究了其在不同變形狀態(tài)下的形狀回復(fù)力。進(jìn)一步搭建了三維矯治力動態(tài)測量平臺,對矯治器在形狀回復(fù)過程中的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了測量,初步驗(yàn)證了一體式SMPU矯治器的有效性。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R783.5;TQ317
【圖文】：

浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文給牙周組織，再經(jīng)牙周組織的吸收、緩列生物反應(yīng)，并最終在矯治力的作用下，目的[23, 24]。圖如圖 1-2 所示，牙周膜作為連接在牙齒移動中起著重要作用[25, 26]，過大的矯治力起功能紊亂甚至牙周膜壞死、牙根吸收7]；過小的矯治力在經(jīng)過牙周膜的吸收和不會發(fā)生移動。所以，矯治力的大小必佳狀態(tài)才能更好的激發(fā)牙槽骨的骨改建功

浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文2009 年，Hisham 等[53]設(shè)計(jì)搭建了一套具有多傳感器的三維正畸力測量裝置，如圖1-4 所示，可以同時(shí)測量全牙列（14 顆）上的矯治力。在實(shí)驗(yàn)測試中對尖牙施加一定位移以模擬牙列錯(cuò)位狀態(tài)，分別測量了尖牙、側(cè)切牙和第一磨牙在不同結(jié)扎方式下的矯治力大小，測量結(jié)果表明不同的弓絲結(jié)扎方式下所獲得矯治力大小也有所不同。但是，在該實(shí)驗(yàn)裝置中將牙齒簡化為標(biāo)準(zhǔn)圓柱體，托槽黏貼的位置和角度都與臨床實(shí)際情況有所偏差，與其說是測量矯治裝置作用在牙齒上的矯治力，不如說是測量弓絲在形變時(shí)產(chǎn)生的形變回復(fù)力。另外，該測量裝置只能模擬弓絲沿唇舌向和根冠向的變形，其他方向的位移和轉(zhuǎn)動均不方便實(shí)現(xiàn)，可模擬的牙齒錯(cuò)位情況受到很大程度的限制。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2731139